Мал, да удал: новые идеи об экологии и эволюции пыльцы

Пыльцевые зёрна малы, но их задача велика. Доставка спермия к яйцеклетке усложняется, когда родители не могут передвигаться. Для растений успех пыльцы означает достижение восприимчивого рыльца, прорастание и рост пыльцевой трубки в завязь, поиск семязачатка и только затем проникновение и доставку спермия к готовой яйцеклетке. Несмотря на важность этих процессов для размножения растений, эффективность пыльцы (pollen performance) изучена относительно слабо.

«Мне было досадно, что в попытках понять раннюю эволюцию признаков эффективности мужского гаметофита у цветковых растений, большая часть исследований сосредоточена лишь на последствиях для приспособленности спорофита», — говорит профессор Джо Уильямс. — «Где же работы о признаках приспособленности самого гаметофита?»

Чтобы восполнить этот пробел, д-р Уильямс и профессор Сьюзан Мазер организовали симпозиум на Botany 2014, итогом которого стал специальный выпуск American Journal of Botany «Экология и эволюция эффективности пыльцы». «Мы быстро обнаружили удивительное количество лабораторий по всему миру, интересующихся эволюцией пыльцы с функциональной точки зрения», — отметила д-р Мазер.

Статьи спецвыпуска показывают, что разнообразный круг исследователей активно изучает эффективность пыльцы. Подобно конкуренции между сперматозоидами животных, взаимодействия между пыльцевыми зёрнами также могут определять репродуктивный успех, хотя эти процессы не всегда просты и для их точного изучения, возможно, нужно менять подход к экспериментам. Однако успех зависит не только от признаков мужской особи, поскольку взаимодействия пыльцы с тканями пестика также могут объяснять вариабельность её эффективности.

Структура пыльцы давно используется для классификации растений, но эти признаки также могут иметь функциональное значение, что исследуется в ряде статей. После попадания на рыльце пыльце необходимо перейти из обезвоженного состояния в гидратированное и прорасти, и этим процессом могут управлять количество апертур и гидрогелевые свойства оболочки. Размер пыльцы также может быть важен для приспособленности, как и скорость роста пыльцевой трубки. Эти примеры показывают, что пристальное изучение этих крошечных гаметофитов может дать новые знания.

Фокусируясь на микроскопических признаках отдельных зёрен, статьи спецвыпуска также расширяют понимание влияния на эффективность пыльцы других процессов, таких как инбридинг и болезни. Шагнув ещё дальше, можно увидеть, что на эффективность пыльцы влияют взаимодействия с опылителями, а её сравнение в центральных популяциях и на границах ареала даёт дополнительные insights.

Эта коллекция работ объединяет различные взгляды на эффективность пыльцы и представляет чёткие примеры того, как проверять эти идеи. Охватывая широкий круг таксонов и подходов к изучению пыльцы, этот спецвыпуск, по словам д-ра Мазер, может «разжечь новый интерес к эффективности пыльцы, особенно среди молодых исследователей». Д-р Уильямс полагает, что «самое время эволюционным биологам пересмотреть свои идеи, основываясь на нашем углублённом понимании признаков, определяющих приспособленность гаметофита».